The dělič napětí nebo dělič napětí sestává ze sdružení odporů nebo impedancí zapojených do série připojených ke zdroji. Tímto způsobem napětí PROTI napájený zdrojem - vstupní napětí - je rozděleno proporcionálně v každém prvku podle Ohmova zákona:
PROTIi = I.Zi.
Kde Vi je napětí napříč obvodovým prvkem, I je proud protékající tímto prvkem a Zi odpovídající impedance.
Při uspořádání zdroje a prvků do uzavřeného obvodu musí být splněn druhý Kirchhoffův zákon, který říká, že součet všech poklesů a nárůstů napětí se rovná 0.
Například pokud je uvažovaný obvod čistě odporový a je k dispozici 12voltový zdroj, jednoduše umístěním dvou stejných odporů do série s uvedeným zdrojem bude napětí rozděleno: každý odpor bude mít 6 voltů. A se třemi stejnými odpory se v každém z nich získá 4 V..
Protože zdroj představuje nárůst napětí, pak V = +12 V. A v každém rezistoru jsou poklesy napětí, které jsou reprezentovány zápornými znaménky: - 6 V a - 6 V. Je snadné vidět, že je splněn druhý Kirchoffův zákon:
+12 V - 6 V - 6 V = 0 V
Odtud pochází název děliče napětí, protože prostřednictvím sériových rezistorů lze snadno získat nižší napětí od zdroje s vyšším napětím.
Rejstřík článků
Pokračujme v uvažování čistě odporového obvodu. Víme, že proud I, který prochází obvodem rezistorů v sérii připojených ke zdroji, jak je znázorněno na obrázku 1, je stejný. A podle Ohmova zákona a druhého Kirchoffova zákona:
V = IR1 + JÍTdva + JÍT3 +… JÍTi
Kde R1, Rdva… R.i představuje každou sérii odporu obvodu. Proto:
V = I ∑ Ri
Proud se tedy ukázal být:
I = V / ∑ Ri
Nyní vypočítáme napětí na jednom z rezistorů, rezistoru R.i například:
PROTIi = (V / ∑ Ri) Ri
Předchozí rovnice je přepsána následujícím způsobem a máme pravidlo děliče napětí připravené pro baterii a N rezistory v sérii:
Pokud máme obvod děliče napětí se 2 odpory, výše uvedená rovnice se stane:
A ve zvláštním případě, kdy R1 = R.dva, PROTIi = V / 2, bez ohledu na proud, jak je uvedeno na začátku. Toto je nejjednodušší dělič napětí ze všech.
Na následujícím obrázku je schéma tohoto děliče, kde V, vstupní napětí, je symbolizováno jako Vv, a Vi je napětí získané dělením napětí mezi odpory R1 a R.dva.
Pravidlo děliče napětí bude použito ve dvou odporových obvodech pro získání nižších napětí.
K dispozici je zdroj 12 V, který je třeba rozdělit na 7 V a 5 V pomocí dvou rezistorů R1 a R.dva. K dispozici je 100 Ω pevný odpor a variabilní odpor, jehož rozsah je mezi 0 a 1 kΩ. Jaké jsou možnosti konfigurace obvodu a nastavení hodnoty odporu Rdva?
K vyřešení tohoto cvičení bude použito pravidlo děliče napětí pro dva odpory:
Předpokládejme, že R1 je odpor zjištěný při napětí 7 V a tam je umístěn pevný odpor R.1 = 100 Ω
Neznámý odpor Rdva musí být na 5 V:
A R.1 při 7 V:
5 (R.dva +100) = 12 R.dva
500 = 7 R.dva
Rdva = 71,43 Ω
Podobně můžete použít jinou rovnici k získání stejné hodnoty nebo dosažený výsledek nahradit kontrolou rovnosti.
Pokud je nyní kladen odpor jako Rdva, pak to bude R1 je na 7 V:
5 (100 + R.1) = 100 x 12
500 + 5R1 = 1200
R1 = 140 Ω
Stejným způsobem je možné ověřit, že tato hodnota splňuje druhou rovnici. Obě hodnoty jsou v rozsahu variabilního odporu, proto je možné požadovaný obvod implementovat oběma způsoby.
Stejnosměrný voltmetr stejnosměrného proudu k měření napětí v určitém rozsahu je založen na děliči napětí. K sestavení takového voltmetru je zapotřebí galvanometr, například D'Arsonvalův.
Jedná se o měřič, který detekuje elektrické proudy, vybavený stupnicí a indikační jehlou. Existuje mnoho modelů galvanometrů, jeden na obrázku je velmi jednoduchý a má dvě připojovací svorky, které jsou na zadní straně..
Galvanometr má vnitřní odpor RG, který toleruje pouze malý proud, nazývaný maximální proud IG. V důsledku toho je napětí na galvanometru Vm = JáGRG.
Pro měření jakéhokoli napětí je voltmetr umístěn paralelně s měřeným prvkem a jeho vnitřní odpor musí být dostatečně velký, aby nečerpal proud z obvodu, jinak ho změní..
Pokud chceme použít galvanometr jako metr, nesmí měřené napětí překročit maximální povolené maximum, což je maximální výchylka jehly, kterou zařízení má. Ale předpokládáme, že Vm je malý, protože jáG a R.G oni jsou.
Pokud je však galvanometr zapojen do série s dalším odporem RS, volání omezující odpor, můžeme rozšířit rozsah měření galvanometru z malého Vm do určitého vyššího napětí ε. Po dosažení tohoto napětí dojde k maximálnímu vychýlení jehly nástroje.
Schéma návrhu je následující:
Na obrázku 4 vlevo je G galvanometr a R jakýkoli odpor, přes který chcete měřit napětí VX.
Obrázek vpravo ukazuje, jak obvod s G, RG a R.S je ekvivalentní voltmetru, který je umístěn paralelně s odporem R.
Předpokládejme například, že vnitřní odpor galvanometru je RG = 50 Ω a maximální proud, který podporuje, je IG = 1 mA, mezní odpor RS pro voltmetr zabudovaný tímto galvanometrem pro měření maximálního napětí 1 V se vypočítá takto:
JáG (R.S + RG) = 1 V
RS = (1 V / 1 x 10-3 A) - RG
RS = 1000 Ω - 50 Ω = 950 Ω
Zatím žádné komentáře